Python 閉包

閉包

如果在一個內部函數裏,對在外部作用域(但不是在全局作用域)的變量進行引用,那麼內部函數就被認爲是閉包(closure)

這裏是一個閉包的例子:

def addx(x):
    def adder(y):
        return x + y
    return adder

if __name__ == '__main__':
    func = addx(10)
    print(func(1))
    print(func(2))
    print(func(3))

執行結果:

11
12
13

這裏例子裏,adder(y) 就是一個內部函數。它裏面引用了外部的變量x,x是外部作用域addx(x)裏的變量,但是不是全局變量。所以內部的adder(y)是一個閉包。
精煉一些:閉包=函數塊+定義函數時的環境。adder就是函數塊,x就是環境。

閉包的注意事項

作用域的問題

這個例子裏應該是一個函數的作用域的問題,和閉包沒太大關係:

def foo():
    x = 0
    def f():
        x = 1
        return x
    print(x)  # 0
    print(f())  # 1
    print(x)  # 0

if __name__ == '__main__':
    foo()

內部函數和外部函數都定義了變量x。這裏內部沒有引用外部的變量x,還是生成了一個自己的局部變量,也叫x,這個變量還外部的函數的x變量是沒有關係的。所以這裏的問題只是一個作用域的問題。

操作外部變量

下面的這個函數是有問題的,語法有錯誤:

def squares():
    x = 0

    def f():
        x = x + 1
        return x * x
    return f

看似符合閉包的要求,但是標量x出現在了賦值符號 '=' 的左邊。python規則指定所有在賦值語句左面的變量都是局部變量。這裏因爲x被認爲是局部變量,然後再執行x+1的時候就只會在局部裏找這個x的值,但是找不到,所以就報錯了,錯誤信息如下:

UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment

解決方案1
避免直接引用外部,如果引用的是外部的列表、字典等。那麼變量名就不會直接出現在賦值符號左邊了:

def squares():
    x = [0]

    def f():
        x[0] = x[0] + 1
        return x[0] * x[0]
    return f

如果直接要引用的是外部的列表、字典這類變量,用就不會遇到這類問題。但是這裏例子裏,這麼做感覺也不好

解決方案2
如果要引用的外部變量就是一個簡單的數值或者字符串,雖然上面的方法可行,但是還有更好的做法。
使用 nonlocal 聲明,把內層的局部變量設置成外層局部可用,但是還不是全局的。類似聲明全局變量的 global 的用法。這裏主要是因爲python裏不需要像其他語言裏,有類型的var之類的關鍵字來聲明變量。變量直接賦值就完成了聲明,平時用起來很方便,但是在這裏,因爲在操作的時候變量直接出現在賦值符號左邊了,就會被認爲新定義了一個局部變量了。
完整的示例:

def squares():
    x = 0

    def f():
        nonlocal x
        x = x + 1
        return x * x
    return f

if __name__ == '__main__':
    func = squares()
    print(func())
    print(func())
    print(func())

閉包的作用

閉包主要是在函數式開發過程中使用。下面介紹的兩種使用場景,用面向對象也是可以很簡單的實現的。但是在用Python進行函數式編程時,閉包對數據的持久化以及按配置產生不同的功能,是很有幫助的。

讓函數還可以擁有狀態

當閉包執行完後,仍然能夠保持住當前的運行環境。上面也提過了:閉包=函數塊+定義函數時的環境。這個環境可以在閉包裏改變,並且保持下去。
下面是一個類似移動棋子的例子。先在座標0,0創建棋子。然後可以用內部函數移動棋子。移動後,棋子的狀態也更新了,下次再移動棋子,就是在之前的位置的基礎上再進行的移動:

def create_piece():
    x = 0
    y = 0

    def move(offset_x=0, offset_y=0):
        nonlocal x, y
        x += offset_x
        y += offset_y
        return x, y
    return move

if __name__ == '__main__':
    player = create_piece()  # 這裏是不是和麪向對象裏的使用前,生成對象的實例很像?
    print(player())  # 打印當前座標
    player(1, 1)  # 移動棋子
    print(player())  # 打印當前座標
    print(player(1, 3))  # 再移動棋子並打印座標

配置函數的參數

閉包可以根據外部作用域的局部變量來得到不同的結果,這有點像一種類似配置功能的作用,我們可以修改外部的變量,閉包根據這個變量展現出不同的功能。
下面的例子,統計字符串裏,某個特定的字符出現了多少次。要統計哪個字符,就生成一個對應的閉包,生成的時候把參數傳入:

def count_letter(a):
    def count(s):
        x = 0
        for i in s:
            if i == a:
                x += 1
        return x
    return count

if __name__ == '__main__':
    s = 'Hello World !!!'
    count_l = count_letter('l')
    count_space = count_letter(' ')
    print(count_l(s))
    print(count_space(s))

這個用處也是可以用面向對象方便的解決的。相當於生成實例的時候給構造函數傳入不同的值。

總結

面向對象裏把閉包的這點作用都覆蓋了,所以貌似不會也沒什麼。主要是爲了支持函數式編程使用的。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章